Transcript 한방면역학 강의자료

한방면역학
한약과 항산화
I.
Free radicals & ROS
II.
ROS
I.
생성원인
II.
종류
III.
대사과정
IV.
ROS & RNS
V.
ROS에 의한 손상 및 질병
VI.
ROS 제거 기전
III.
항산화제
IV.
한약과 항산화
Free radicals & ROS
•
•
Free radical
–
쌍을 이루지 않은 전자가 하나 이상 존재하는 원자나 분자
–
화학적으로 매우 불안정하여 반응성이 강함
–
연쇄적인 redox reaction
ROS (Reactive Oxygen Species)
–
정상적인 대사과정에서도 생성됨
–
체내에는 항산화 방어기전이 존재
–
Oxidant > Antioxidant
–
암, 허혈성 질환, 동맥경화 등의 질환과 관련
Oxidative stress
1
ROS의 생성원인
•
내적요인
– Autoxidation
– Enzymatic oxidation
– Respiratory burst
– Ischemia reperfusion injury
– Transition metals ions
•
외적요인
– Drugs
– Radiation
– smoking
– Inorganic particles
– Gases
– Others
2
대표적인 ROS
Reactive Oxygen Species
O2·⁻
Superoxide radical
·OH
Hydroxyl radical
ROO·
Peroxyl radical
H2O2
Hydrogen peroxide
1O
2
Singlet oxygen
NO·
Nitric oxide
ONOO⁻
Peroxynitrite
HOCl
Hypochlorous acid
3
산소의 환원과정 및 ROS
Molecular Oxygen O2
Reduction
+e
Superoxide Radical O2+e
Hydrogen Peroxide H2O2
Reactive Oxygen
Species (ROS)
+e
Hydroxyl Radical OH
+e
Water H2O
4
활성산소종의 생성 기전
5
ROS & RNS
ROS
(Reactive oxygen species)
Superoxide anion
Hydrogen peroxide
Hydroxyl radical
Nitric oxide
Peroxynitrite
RNS
(Reactive nitrogen species)
6
ROS와 항상성
7
ROS에 의한 손상
ROS
Lipid
Protein
DNA
Peroxidation
Degeneration
Mutation
Damage of cell membrane & cellular components
Cancer
Various diseases & Cellular aging
8
ROS와 관련된 질병
Atherosclerosis
Radiation damage
Ischemia
Inflammation
ROS
Cancer
Aging
Arthritis
Diabetes
9
ROS 제거 기전
•
Enzymatic defenses
– SOD (superoxide dismutase)
– catalase
– glutathione peroxidase
•
Non-enzymatic defenses
– Vitamins
• ascorbic acid
• α-tocopherol
• β-carotene
– Uric acid
– bilirubin
– Coenzyme Q 10
– Drugs (XO, NADPH inhibitor)
10
항산화제
•
항산화제 (Antioxidant)의 정의
– 생화학자 Barry Halliwell의 포괄적 정의 “산화성 물질과 비견할만한 낮은 농도에서 충
분히 산화를 지연시키거나 방어할 수 있는 어떤 물질”
– 생물학적 관점에서 축소해석하면 항산화제란 ROS와 안정적으로 결합하여 vital
molecule이 손상을 입기 전에 산화 연쇄반응(chain reaction)을 차단하는 분자이다
•
항산화제의 종류
Preventive antioxidant
Chain-Breaking antioxidant
Deactivating metals (Fe)
Removing ·O2⁻, H2O, 1O2
Donor antioxidant
Sacrificial antioxidant
11
한약과 항산화
•
합성 항산화제의 한계
– butylated hydroxy anisol (BHA) 및 butylated hydroxy toluene (BHT)
•
천연물로부터 합성 항산화제를 대체할 수 있는 물질을 찾기 위한 연구가 활발히 진행중
•
천연 항산화제 탐색을 위한 재료
– 미생물 대사산물, 버섯류, 조류 등의 해양생물, 식물, 동물, 식품 가수분해산물 등
– 발견되는 항산화물질의 종류 또한 대상이 되는 천연물의 종류에 따라 다양
– conjugated double bond, phenol 구조, -SH기를 갖는 화합물, alkaloids, 유기산 등
•
한약 역시 천연물로서 항산화 활성이 뛰어날 것으로 예상됨
•
안정성과 효율성 측면에서 유리
•
상품 개발 단계까지의 연구는 미비한 실정
12
항산화능 측정 방법
•
1-diphenyl-2-picrylhydroazyl radical scavenging
•
NBT/XO scavenging
•
NO scavenging
•
Hydroxyl radical scavenging
•
Metal ions chelating activity
•
LDL oxidation assay
•
Determination of total polyphenol content
13
항산화 실험에 사용된 시료
•
Test sample
Sample No.
Herb
WME 008
Virtex rotundifolia
WME 019
Cibotium barometz
WME 029
Sophora japonica
WME 049
Potentilla fragarioides
WME 055
Commelina communis
WME 056
Echinops latifolius
WME 057
Eriobotrya japonica
WME 058
Verbena officinalis
14
DPPH radical scavenging activities
100
90
80
Inhibition (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
Vit C
8 (0.01)
8 (0.1)
8 (1)
19 (0.01)
19 (0.1)
19 (1)
29 (0.01)
29 (0.1)
29 (1)
49 (0.01)
49 (0.1)
49 (1)
55 (0.01)
55 (0.1)
55 (1)
56 (0.01)
56 (0.1)
56 (1)
57 (0.01)
57 (0.1)
57 (1)
58 (0.01)
58 (0.1)
58 (1)
10mM
100
90
80
Inhibition (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
Vit C
10mM
15
Nitric oxide scavenging activities
90
80
Inhibition (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
Vit C
8 (0.01)
8 (0.1)
8 (1)
19 (0.01)
19 (0.1)
19 (1)
29 (0.01)
29 (0.1)
29 (1)
49 (0.01)
49 (0.1)
49 (1)
55 (0.01)
55 (0.1)
55 (1)
56 (0.01)
56 (0.1)
56 (1)
57 (0.01)
57 (0.1)
57 (1)
58 (0.01)
58 (0.1)
58 (1)
10mM
90
80
Inhibition (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
Vit C
10mM
16
X/XO NBT reduction activities
120
Inhibition (%)
100
80
60
40
20
0
Vit C
8 (0.01)
8 (0.1)
8 (1)
19 (0.01)
19 (0.1)
19 (1)
29 (0.01)
29 (0.1)
29 (1)
49 (0.01)
49 (0.1)
49 (1)
55 (0.01)
55 (0.1)
55 (1)
56 (0.01)
56 (0.1)
56 (1)
57 (0.01)
57 (0.1)
57 (1)
58 (0.01)
58 (0.1)
58 (1)
(1M)
120
Inhibition (%)
100
80
60
40
20
0
Vit C
(1M)
17